钻地武器偏航作用机理及其应用研究

随着常规深钻地武器的迅猛发展，弹体偏航作用机理问题已成为防护工程界研究的热点。大量试验研究表明：采用偏航措施或在普通防护结构中设置形状不规则高强异形体，撞击时非对称力促使弹体发生弹道偏转和不同程度的破坏，可有效阻止钻地武器对结构的侵彻破坏，但其防护效果极大程度上与武器特征参数和异形体特征参数有关。钻地弹与异形体碰撞问题属于高速碰撞动力学问题，影响偏航和破坏的因素十分复杂，受现有理论的限制，有关的研究工作仍停留于试验阶段。已有的研究结论基本上都只定性地认为非对称撞击力是诱导弹道偏转的直接原因，而关于非对称撞击力如何产生、如何变化以及如何作用等都没有认识清楚，无法定量描述钻地弹偏航作用机理，导致许多偏航型防护技术的工程应用缺乏理论支持。项目针对偏航防护技术措施的特点，采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的途径，从本质上揭示钻地弹偏航作用机理，为工程应用提供理论依据。

如何提高防护结构在常规深钻地武器直接命中条件下的生存能力已成为世界各国防护工程界所关注的焦点。本项目对偏航型复合遮弹层的抗弹体侵彻性能进行试验和理论研究，主要内容如下：.1. 研制出适合于现场大规模施工的活性粉末混凝土（简称RPC），并对其基本力学性能进行试验研究，得出对弹体侵彻问题有用的力学参数，主要包括：抗压强度、劈拉强度、抗剪强度等。.2. 采用大尺寸SHPB装置，对钢纤维含量0%～6%的几种RPC进行冲击压缩试验，得到不同应变率下的应力－应变曲线，提出了考虑应变速率效应的RPC动态本构方程，分析了RPC抗冲击破坏的内部机理。采用一级轻气炮RPC及HSC进行应变率在105s-1左右、压力达到2.3GPa的平板冲击试验，分析得到两种材料的高压状态方程。.3. 利用模型和原型相似原理设计了一种表面含高强偏转层的钢纤维RPC靶体，并对其抗弹体侵彻性能进行了试验研究，初步验证了遮弹层能使来袭弹发生明显偏转和严重变形，从而大大降低了弹体的侵彻深度，具有良好的抗侵彻能力。.4. 采用接触力学理论和撞击力学理论，建立了弹体与偏航球弹塑性碰撞的力学模型，并计算分析了弹体入射状态和命中速度、偏航球材料特性和几何参数等因素对弹体偏转效果的影响。.5. 基于空腔膨胀理论，推导了弹体斜入射和偏航入射的侵彻深度计算方法，在此基础上建立了概率意义上的弹体在表面含偏航球的RPC遮弹层中侵彻深度简化计算公式，在实际工程应用中具重要的参考价值。.6. 利用LS—DYNA有限元软件对偏航型复合靶的抗侵彻特性进行了模拟分析，对偏航型复合靶的抗侵彻机理及影响因素进行了深入研究。